Промышленность

Таблица 1. Главные направления промышленного использования воды и возможные ее источники

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007

Вода при производстве красок играет важную роль. Качество воды должно отвечать как минимум ГОСТ 2874-82 «Питьевая вода», но так же и например при производство водно-дисперсионных красок в воде  лимитируется жесткость и содержание взвешенных веществ, а для водоэмульсионных красок – железо. Общие проблемы в технологическом процессе следующие:
- плохая растворимость полифосфата и других химических элементов
- накопление солей на теплоэнергетическом оборудовании и трубопроводах
- загрязнение сточных вод
- мойка производственных реакторов
- подогрев раствора
Сточные воды в производстве красок образуются при мойке производственных реакторов и полов. Состав загрязнений, находящихся в сточных водах - дисперсионные краски, дисперсионные лаки и другие схожие продукты.

Наши решения и системы очистки гарантируют Вам качество воды, а соответственно качество готовой продукции и уменьшение затрат на обслуживание технологического оборудование:

вода для раствора полифосфата натрия и других компонентов рецептуры,

мягкая вода для теплогенераторов

очистка сточных вод

Водоподготовка в производстве стекла (окон).

В технологическом процессе производства стекла вода используется для мытья стеклопакетов. Мойка стекла осуществляется в моечной машине, которая входит в состав как полуавтоматической, так и автоматической линии. И основные проблемы при этом создают растворенные в воде соли:
- отложение солей на оборудовании и затраты на их ремонт
- разводы солей при мытье стекла
- затраты на использовании больших объемов воды
Таким образом, для водоподготовки, т.к. мойка стекла исключает применение моющих средств, обязательно применение деминерализатора.

Наши решения и системы очистки гарантируют Вам качество воды таких задач:
- работа теплоэнергетических установок;
- мытье стеклопакетов;
- системы оборотного водоснабжения – повторное использование воды.

Текстильная промышленность
В текстильной промышленности вода используется для котельных установок
(большие объемы подпитки), для производства (крашение, прополаскивание) и для
систем кондиционирования воздуха (увлажнение и обеспыливание). В результате
потребляются большие объемы воды (табл. 2), причем отмечаются существенные 
различия не только по количеству, но и по качеству воды в зависимости от вида об-
рабатываемых волокон и производственных задач:
— для подготовки нитей, особенно при выработке синтетических тканей, требу-
ется умягченная или деминерализованная вода;

Таблица 2. Потребление воды в текстильной промышленности

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007

Таблица 3.Потребление воды целлюлозно-бумажными фабриками

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007

Целлюлозно-бумажное производство
Больше всего воды в этой отрасли потребляется на следующие нужды:
— выработка пара;
— приготовление бумажной массы;
— изготовление бумаги.

1. Потребление подпиточной воды
До 1975 г. потребление воды составляло от 100 до 300 м3 на 1 т бумажной массы.
Позднее, благодаря политике строгого контроля за сбросами, приведшей к усиле-
нию роли систем оборотного водоснабжения, оно существенно снизилось
(табл. 24). Показатели водооборота по отдельным цехам на предприятиях также
остаются высокими.

2. Качество воды
Для бумажного производства требуется в основном устранение мутности и цвет-
ности исходной воды, а также удаление временной жесткости.
Рекомендации для американской бумажной промышленности устанавливают
также некоторые характеристики воды в зависимости от типа бумаги (табл. 4).

Таблица 4. Рекомендации Совета бумажной промышленности США (NCPI) по качеству воды

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007

Нефтяная промышленность

1. Вода или пар для нагнетания в нефтяные пласты (принудительное извлечение нефти)
Чтобы поддерживать давление в пласте, из которого извлекают нефть, или
если при высокой вязкости нефти нужно сделать ее более текучей, используют тех-
нологии, уже ставшие классическими: в нефтяную залежь нагнетают либо воду
(пресную воду, в открытом море — морскую воду, воду из скважин, отделенную от
нефти), либо пар (для разогрева).
На разных месторождениях требуется закачать пяти-шестикратный объем воды
по сравнению с объемом добытой нефти.
Требования к составу воды:
— вода не должна усиливать физическое уплотнение в пласте вокруг скважины
нагнетания. В зависимости от пористости (проницаемости) грунта вода, добытая
из пласта и закачиваемая обратно, не должна содержать масел [< 10, даже < 2 ррт
и частиц крупнее предельного размера (удаление частиц размером > 2 мкм по
меньшей мере на 98 %)];
— вода должна быть химически совместимой, т. е. не образовывать нерас-
творимых осадков при смешивании с водой, находящейся в пласте. Например,
нежелательно закачивать морскую воду (с большим содержанием SO2.-) в пласт с
водой, богатой Sr2* или Ва24, без предварительной обработки нанофильтрацией
для удаления большей части сульфатов;
— вода не должна вносить в пласт микроорганизмы, способные к размножению
(например, сульфатредуцирующие бактерии); зачастую необходимо обеззара-
живание воды.

При нагнетании пара (60-120 бар) он вырабатывается из местных источников
пресной воды или повторно используемой, добытой из пласта воды. В зависимости
от типа котельной установки при этом, как минимум, требуются:
— полная деминерализация (путем обратного осмоса или ионного обмена) —
для классических котлов;
— удаление окиси кремния и полное умягчение (обычно титр ТН < 0,05 Т) — для
котлов с сильным уносом (около 20 %), часто применяемых для этой цели.

2. Вода на нефтеперегонных и нефтехимических предприятиях
Потребности нефтеперегонных предприятий в воде велики и необходимы для
нормальной работы установок перегонки нефти.
Источником воды могут служить поверхностные воды, вода из подземных пластов
и даже частично морская вода.
Потребность в подпиточной воде имеют следующие установки:
— котлы, служащие генераторами пара, необходимого для многих технологий;
однако часть пара неизбежно теряется;
— системы охлаждения — главные потребители воды, даже если степень кон-
центрирования у них повышена (от 3 до 8);
— установки обессоливания;
— некоторые установки крекинга и перегонки;
— различные службы (вода для мойки, санитарная и др.);
— противопожарные системы.

Рисунок 1. Потребности в воде нефтепергонного завода, перерабатывающего 8-10 млн т сырой нефти в год

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007

Требования к качеству воды очень разнообразны и зависят от назначения воды 
(рис. 1). На схеме предполагается, что действуют полуоткрытые системы охлаждения. 
Для открытых систем (охлаждение морской водой) расход воды заметно повышается.
Установки обессоливания нефти дистилляцией при атмосферном давлении часто
питаются повторно используемой водой, например закисленным конденсатом из
установок крекинга после проведения отгонки аммиака и сероводорода. Это позволяет экономить пресную воду и уменьшить объем сброса.

Черная металлургия
Крупнейший потребитель воды — черная металлургия в течение долгого времени
использовала полуоткрытые системы, приспособленные к особым условиям работы.
В этой отрасли следует выделить два основных направления использования воды:
— непрямое охлаждение через теплообменники, часто связанное с высокой тем-
пературой воды. Подпиточная вода (при необходимости) должна подвергаться
декарбонатации* и деминерализации. Эти системы также могут быть закрытыми;
— прямое охлаждение (либо при промывке газа, либо при грануляции продуктов
или снятии окалины), во время которого вода загрязняется и постоянно должна
проходить очистку в системе. Подпиточная вода — исходная природная или по-
сле декарбонатации.

Коксовальные установки
— Непрямая первичная или прямая конечная конденсация газов.
— Мокрое пылеулавливание из газов при загрузке разогретого угля в печь и при
выгрузке кокса.

Доменные печи
— Охлаждение устройств доменной печи, таких как сопла, темпели, задвижки го-
рячего дутья, корпуса домен.
— Промывка доменных газов.

Прямое восстановление
Процесс прямого восстановления является крупнейшим потребителем воды:
— промывка и охлаждение отходящих газов от процесса восстановления губча-
того железа. Используемые объемы воды (от 5 до 15 м3/т железа) больше, чем на
доменных печах, и из-за высокой температуры газов вода на выходе из скруббера
сильно нагревается (50-70 °С);
— охлаждение машинного оборудования (компрессоры и масляные охладите-
ли).
Значительные объемы деминерализованной воды используются для выработки
пара для конверсии рабочего газа.

Конвертеры
В процессе конверсии задействованы мощные системы:
— для охлаждения вытяжного зонта и фурмы кислородного дутья (иногда обес-
печивается испарением);
— для промывки газа с улавливанием тепла путем частичного сжигания газа и па-
рообразования в котле низкого давления.

Электропечи и ковшовая металлургия
Варка высокосортной стали осуществляется в электродуговых печах либо в ков- 
шах, разогреваемых индукцией или дуговым разрядом; она может завершаться ва-
куумным дегазированием стали. Вода используется для трех целей:
— обычное охлаждение печей и ковшей;
— выработка пара для вакуумных струйных насосов;
— охлаждение изложниц и электродов деминерализованной водой.

Непрерывная разливка слябов и болванок
Обычно действуют три системы:
— закрытая система охлаждения изложниц деминерализованной или умягчен-
ной подпиточной водой;
— полуоткрытая система охлаждения машины с соответствующим кондициони-
рованием воды;
— система орошения машины и слябов или болванок с образованием частиц
окалины и шлака от кислородной резки.

Станы горячего проката
Вода нужна для заполнения двух типов систем:
— системы непрямого охлаждения печей, компрессоров, моторов и др.;
— системы прямого охлаждения, выполняющие три функции: охлаждение ме-
талла, охлаждение клети прокатного стана, снятие окалины со стали.
«Горячие» станы бывают разных конструкций.

СТАНЫ ПРОКАТА ПОЛОС

Самые мощные станы проката полос перерабатывают за 1 ч от 300 до 1000 т стали
в виде слябов.
Циркулирующие потоки воды составляют:
— прямое охлаждение — от 10 до 25 тыс. м3/ч;
— непрямое охлаждение — от 5 до 10 тыс. м3/ч.
Отдельные системы охлаждают моторы, масляные ванны и печи для разогрева.
Они часто бывают дополнительно оснащены:
— автоматическим гранулятором, создающим большие количества гранулиро- 
ванного шлака;
— системой охлаждения слябов в бассейне, канале или орошением, использую-
щей значительные объемы воды без внесения сильного загрязнения.

ДРУГИЕ СТАНЫ 
— Станы листового проката, или станы кварто.
— Блюминг-слябинг.
— Станы для проката профилей, балок, заготовок.
— Прокат прутка и проволоки.
— Трубопрокатные станы.

Станы холодного проката
Изготовление металлического проката малой толщины, оцинкованного, луженого
или без покрытия, требует предварительной обработки поверхности, такой как
обезжиривание и в особенности травление. Последнее все чаще выполняют соля-
ной кислотой, регенерируемой на месте.
Для окончательной промывки в цехах цинкования и лужения требуется снабжение
деминерализованной водой. Очень чистая умягченная вода требуется также для
приготовления ванн с растворимым маслом.
Металлургия меди
Металлическую медь можно получать из руды сухим способом или путем рас-
творения в зависимости от свойств сырья. Гидрометаллургические процессы, ис-
пользующие растворение в серной кислоте и электролиз (см. п. 3.4.10), распро-
страняются все шире, поскольку позволяют перерабатывать бедные руды, даже
прежние отходы от флотации.
Прокат меди позволяет производить профили, кабели и провод из длинных ли-
тых заготовок.
Операции первичной обработки включают в себя гидравлическое снятие окалины
с поверхности металла, вследствие чего оксиды меди в виде взвеси оказываются в
воде. Эту медь можно извлекать с экономической выгодой. В остальном условия
эксплуатации систем снятия окалины и охлаждения аналогичны таковым в черной
металлургии.

Гидрометаллургия
Гидрометаллургия занимается извлечением урана, золота, кобальта и др., ис-
пользуя следующие основные процессы:
— извлечение металла воздействием кислоты или щелочи (растворение);
— отделение твердых частиц от жидкости фильтрованием или отстаиванием;
— концентрирование металлов экстракцией растворителями или на ионообменниках;
— осаждение разными способами.
Преимущество этих процессов в том, что они проводятся без нагрева и при этом
минимизирована проблема коррозии. Применяемые технологии часто бывают по-
хожи на технологии обработки воды, и потому в них может использоваться опыт,
приобретенный в этой отрасли. Определяющими параметрами, в частности, при
осветлении жидкости служат:
— взвешенные вещества: после отстаивания жидкость часто еще может со-
держать от 100 до 200 мг ВВ/л, а иногда до нескольких граммов на литр. Эти оста-
точные компоненты мешают как при прямом извлечении металла, так и при кон-
центрировании-очистке органическим растворителем или на ионообменных 
смолах. Во многих случаях желательно снизить содержание ВВ до 10-20 мг/л;
— коллоидная окись кремния: в жидкостях оксиды кремния находятся в иони-
зированной форме (силикаты или фторосиликаты) с концентрацией до
200-500 мг/л или в форме малоионизированного геля полисиликатов. Этот дис-
персный коллоид электроположителен, но не коагулируется обычными метода-
ми. Его можно осадить на смолах или добавлением растворителей;
— сульфат кальция: при обработке известняков и доломитов серной кислотой
получается раствор, пересыщенный CaS04 и вызывающий отложение накипи и
осаждение. Пересыщение устраняют, внося микрокристаплы гипса в качестве за-
травки, перед любой обработкой;
— органические вещества: они мешают в двух случаях:
• при жидкостно-жидкостной экстракции — остаточный растворитель мешает
осаждению металла, особенно электролитическому;
• при сорбции на угле — некоторые адсорбированные органические вещества
не вымываются во время химической регенерации. Другие же вещества могут
образовать с металлом неадсорбирующийся комплекс.

Автомобильная и авиационная промышленность
Автомобильная промышленность представлена механическими заводами, из- 
готавливающими двигатели, коробки скоростей, кузова, сборочными заводами и
многочисленными независимыми субподрядными предприятиями. Требования к
водоснабжению очень разнообразны в зависимости от обстоятельств. Тем не ме-
нее можно выделить три группы потребностей:
— охлаждение, главным образом компрессоров и кондиционеров воздуха;
— приготовление различных ванн для гальванической обработки и окраски дета-
лей, в которых обычно используется деминерализованная вода;
— подача умягченной воды или воды с низкой минерализацией на линии метал-
лообработки и шлифовки.
Авиационная промышленность имеет аналогичные потребности.

Электронная промышленность
Электронная промышленность предъявляет самые высокие требования к качес-
тву воды. Основная масса воды служит для промывания кремниевых пластин после
каждой операции нанесения элементов и схем.
В табл. 26 показано развитие спецификаций качества воды для промывки мик-
росхем динамической оперативной памяти (DRAM — от англ. dynamic random
access memory). Все уменьшающиеся размеры элементов микросхемы не допуска-
ют попадания с водой ни частиц осадка, ни бактерий (даже мертвых), ни солей —
все это может привести к достаточно крупным дефектам.
Примечание. Каждый производитель, в зависимости от типа памяти, интеграль-
ной схемы и других изделий, которые он выпускает, предъявляет особые требова-
ния к качеству воды, но во всех случаях курс на миниатюризацию приводит к их
ужесточению, причем требования должны соблюдаться с высокой степенью надеж-
ности. Любое нарушение, вызывающее увеличение доли отбракованных 
изделий, может привести к вынужденной остановке производства и значительным
финансовым убыткам.

Таблица 5. Cверхчистая вода для электронной промышленности - пример возрастания требований к качеству

Источник: Технический справочник по обработке воды: в 2 т., Т. 1: пер.с фр. - Спб.:  Новый журнал, 2007